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順次アドレス指定可能な誘電泳動アレイを用いた大容量生物コンパートメントのハイスループットソーティング
Sequentially addressable dielectrophoretic array for high-throughput sorting of large-volume biological compartments.
PMID: 32524002 PMCID: PMC7259936. DOI: 10.1126/sciadv.aba6712.
抄録
液滴マイクロフルイディクスは、効果的に細胞を閉じ込める能力のおかげで、精密医療、グリーンバイオテクノロジー、単一細胞の分析と選択のための細胞治療の強力なツールとなっています。しかし、液滴の体積とソーティングのスループットの間には、基本的なトレードオフが残っており、液滴マイクロ流体工学の利点は、ほとんどの細胞の長期的な維持と成長とは相容れない小さな液滴（<10pl）に制限されています。我々は、この問題を克服するために、順次アドレス可能な誘電泳動アレイ（SADA）ソーターを提示します。SADAソーターは、ターゲット液滴の通過速度と位置に同期したシーケンスで活性化・非活性化された電極のオンチップアレイを使用して、蓄積された誘電泳動力を供給し、高速フローの中でソート方向に穏やかに引き寄せることができる。これを用いて、従来技術の約20倍のスループットを持つ大液滴ソーティングを実証し、成長速度に基づく単細胞の長期解析に応用しています。
Droplet microfluidics has become a powerful tool in precision medicine, green biotechnology, and cell therapy for single-cell analysis and selection by virtue of its ability to effectively confine cells. However, there remains a fundamental trade-off between droplet volume and sorting throughput, limiting the advantages of droplet microfluidics to small droplets (<10 pl) that are incompatible with long-term maintenance and growth of most cells. We present a sequentially addressable dielectrophoretic array (SADA) sorter to overcome this problem. The SADA sorter uses an on-chip array of electrodes activated and deactivated in a sequence synchronized to the speed and position of a passing target droplet to deliver an accumulated dielectrophoretic force and gently pull it in the direction of sorting in a high-speed flow. We use it to demonstrate large-droplet sorting with ~20-fold higher throughputs than conventional techniques and apply it to long-term single-cell analysis of based on their growth rate.
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